皮带集中控制系统设计方案

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三、系统结构
针对矿井下主煤流运输生产系统的特点,按照以“井上集中监控 为主,井下多点监测为辅”的原则,提出以下设计方案。
(一)控制设备 根据现场实际分布情况,采用的集控系统结构原理图,如图1所
示。利用光纤、电缆组成混合现场总线,实现对矿井下主煤流运输系 统及工业电视。
监测监控系统主要由地面监控中心,传输线路,井下控制分站和 给煤机、煤仓煤位、保护传感器信号等构成。
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煤矿井下皮带地面集中控制系统
六、系统安全性
1. 完善胶带机及相关设备的保护。采用性能可靠、动作灵敏、故障 率低的控制保护装置,如胶带机自动控制装置核心部分采用可编程控 制器(PLC)。 2. 设备出线口满足安全规程要求,芯线接续简便、牢固。 3. 传感器采用本质安全型或矿用隔爆型。 4. 当接触器接点粘连需停胶带而无法停止时,切断上一级开关。 5. 就地控制装置设立闭锁开关,便于故障检查、处理时实现闭锁。 6. 在远程控制方式下设立传输故障保护,实现自动停机,防止失控。 7. 设备选型符合矿煤矿安全规程要求,具有防潮、防尘、防震和抗 干扰性能。 8. 因故障查找或处理故障原因,需临时启动胶带时,能将不必要的 保护信号临时屏蔽,一切正常后恢复。
2.低速打滑 供电 DC15~24V,工作电流≤100mA; 电流信号:4~20mA(负载电阻≤500Ω) 继电器接点信号:接点容量DC27V、1A a.运行信号输出:当实际带速≥0.8Vs时,该接点闭合; b.断带保护输出:当连续4s实际速度<0.3Vs时,该接点闭合;
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煤矿井下皮带地面集中控制系统
(二)控制系统组成 主煤流运输皮带地面集中控制系统结构如图3所示。主要由四部
分组成: (1)地面控制中心
地面控制中心设置在集控室,主要通过计算机和工业电视对胶带 运输机监视和集中控制。主要设备和设施包括工业控制计算机、21` 显示器、网络通信、不间断电源和工业电视等。 (2)远距离通讯传输系统
工业现场总线由光纤、双绞线、集线器和网络连接器等组成。 (3)井下控制及信号采集装置
七、技术服务与技术支持
1. 系统设计与集成由中国矿业大学和矿共同完成。现场安装与调试 尽可能不影响生产。 2. 各煤矿组织人员协助系统安装、调试。在设计过程中,我们欢迎 需方参与技术设计,保证设计联络的畅通。 3.提供现场安装与调试的技术支持,提供完整的技术资料(主要包 括:系统电气原理图、设计方案报告、接线图、技术说明书、使用说 明书)。 4. 并负责技术培训,使现场人员达到独立完成系统硬件及软件的修 改和维护。 5. 提供系统移交生产后1年内的免费维修,并对故障进行技术处理。 6. 提供系统终身技术支持。 7.提供日常维护所需工具、仪器仪表,并提供系统详细的备品备件 清单。 8. 当系统出现故障,技术人员可在24小时内到达现场。
具有远程启动、停止、复位和测试功能,并可进行地面远程编程、 故障(保护)屏蔽及控制方式转换、给煤机点动操作等功能控制。 6. 显示功能
能实时显示各胶带机、相关设施及所有信号状况,并能方便地进 行多画面切换;当井下被测参数超限、保护动作及设备运行状态改变 后,给出语音、文字告警提示。 7. 系统软件
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煤矿井下皮带地面集中控制系统
胶带机采用直接启动方式。 6. 故障解除
上位机具有故障解除功能,对于使用中出现的各类故障,非正常 动作,使用中视情节正确使用。 (三)显示功能 1. 工况图显示 工况图动态显示整个系统所有胶带机、给煤机、转载胶带运行的 工况,以及主要保护、煤炭产量(需配备相关称重设备)有关参数信 息。
(四)承诺 (1)系统技术达到国内领先水平。 (2)实现井下皮带运输机的地面远程集中控制、可视化和语音通话。 (3)保证系统安全可靠运行。最终实现矿提出的各项技术指标和要 求。 (4)免费培训现场工程技术人员,最终达到基本掌握系统硬件的组 成和基本原理,熟练掌握PLC语言的编程,掌握组态软件的基本使用。
c.打滑保护输出:当连续15s实际速度<0.8Vs且>0.3Vs时,该接 点闭合; 设定的额定带速:0.8~6m/s。 3.跑偏保护 触点容量 DC220V,5A; 探杆动作转动最大角度大于70°; 双向转动触点动作时探杆转动角度25°(一级),40°(二级)。 4.烟雾保护 供电电源: 本安电源DC12.5~18V 检测灵敏度: Ⅲ级(烟雾浓度0.1mg/m3响应时间60S) 5.超温洒水保护(温度检测) 测量范围:-5℃~+45℃; 测量精度:±1.0℃工作环境; 相对湿度:≤95% 。 6.煤位连续测量(雷达料位计) 量程:0~35m; 输出信号:4~20mA; 精度等级:±10mm; 线性渡:好于0.05%; 测量分辨率:1mm; 频率:6.3GHz。 7.电流和电压 电流: 输入信号AC660/380/220/127/100V; 输出信号电流:4~20mA,最大负载330Ω; 测量精度:1级。 电压: 输入信号:AC0~5A电流互感器二次侧电流; 输出信号:电流4~20mA,最大负载330Ω; 测量精度1级。
(二)设计原则 (1)控制系统由地面控制中心,井上、下监控分站和工业电视监视 组成。 (2)解决就地控制存在的事故隐患,减少各设备之间相互脱节、无 法充分发挥效率的缺点。实现就地无人操作,仅设巡检人员。 (3)本系统采用分布式控制(DCS 系统),结构合理,信息共享, 实现提高指挥效率和生产率,达到减人提效的目的。 (4)实现井下皮带机、给煤机和煤仓煤位的控制信号及工业电视监 视信号全部由光纤传输。 (5)充分满足现场运行和检修要求。 (6)保证整个系统运行可靠、故障率低、维护方便和修改灵活。 (7)系统具有灵活和可靠的控制功能,简单实用,易于掌握,人机 界面友好。 (8)系统具有自诊断功能,报警时可以语音、图像显示等功能实现。 (9)系统具有实时数据采集、处理及多种显示功能。 (10)系统结构合理,便于系统的扩展。
四、控制系统主要功能与特点
(一)地面控制中心 1. 冗余功能
地面控制中心采用主、从计算机实现双机热备用,当其中一台计 算机出现故障时,可自动切换到另一台计算机,以防止数据丢失或控 制失控。 2. 系统容量
系统输入/输出点位能够满足可采集 2000 个以上的监控点;巡检 周期符合行业规定(<20mS)。 3. 扩展功能
2. 信息图显示
图五 工况图
实时显示胶带机、给煤机开/停状态和煤仓源自文库位高度。如胶带机
开停状态、检修状态及运行速度,拖动电机电压、电流、开机时间、
停机时间等参数。
3. 故障及保护显示 同时实时显示胶带机和各种保护传感器的工作状态,显示胶带机 的故障类型,分站之间通信是否异常。 4. 历史查询 电机电流、电机温度、带速、产量和瞬时流量历史趋势图查看、
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煤矿井下皮带地面集中控制系统
(5)当系统出现故障时,技术人员可在 24 小时内到达现场。 (6)对矿提供优质的售后服务。
二、系统概述
目前,矿井下现有的各条胶带机已经实现集中控制。根据现场实 际使用要求,达到安全可靠运行以及减人提效目的。由中国矿业大学 信电学院采用现场总线技术,通过集中控制和工业电视相结合,对井 下新增加的二采区胶带机和煤仓煤位等相关设施进行监控监测。
与其它集控系统(如:供电集控系统)组成网络并纳入全矿计算 机局域网,供矿调度室、矿领导及有关部门随时掌握井下各系统工况。 10. 掉电保护
为防止系统突然断电造成系统数据的丢失以及控制失控,采用 1VA UPS 供电,保证系统不间断运行。UPS 能够为系统提供 2 小时的 连续供电要求。 (二)控制模式
煤矿井下皮带地面集中控制系统
系统平台为 WINDOWS xp 操作系统,应用软件采用 iFIX 组态软 件,人机界面友好,便于系统程序员修改和维护。控制软件采用西门 子公司的 STEP7 V5.4 编程软件。 8. 数据统计、汇总
对数据进行综合处理,满足报表统计、曲线图、柱状图显示并能 打印输出。 9. 网络功能
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煤矿井下皮带地面集中控制系统
相关数据报表显示和历史数据查询。如图所示。
图六 信息图
(四)保护功能 符合煤炭安全规程对皮带机保护的六项措施。系统具有胶带机低
速打滑、机头堆煤,满仓,超温洒水,烟雾,滚筒超温,沿线急停和 跑偏保护。
五、传感器主要技术参数
1.堆煤保护 输出触点容量AC220V,1A,电阻性负载; 延时动作时间0.4~60s; 可调动作角度 6°±1°
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煤矿井下皮带地面集中控制系统
井下控制及信号采集装置由两部分组成,KJD15矿用隔爆兼本安 胶带机自动控制装置。该装置控制核心部分采用德国西门子公司生产 的 S7-300 可编程控制器,其他主要元件均采用进口元件。井下现场 部分还包括电气控制箱,外围保护、监测装置等相关设施。
KJD15胶带机控制装置结合相应配套的传感器、控制器、网络组 件等完成对胶带机和给煤机的就地、远程控制。
(三)达到的技术水平和实现的目标 (1)实现地面集中控制、可视化和语音通话三位一体的自动化控制
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煤矿井下皮带地面集中控制系统
系统体系。 (2)立足于高起点、高技术和高质量,将计算机控制系统和工业电 视相结合,实现以“地面控制为主,井下监控为辅”的控制模式,保证 井下主煤流运输系统的连续性和可靠性。 (3)系统技术达到国内领先水平。提高开机率和管理水平,减少操 作人员和工人的劳动强度,为今后矿井生产综合自动化打下良好基 础。 (4)实现地面对井下主煤流胶带机运输的长距离、多点位信息传输 和集中监测监控。具有在线监测、分析及完善的保护和报警功能。 (5)地面控制中心计算机可以对系统的生产管理、事故跟踪与处理、 打印各种运转日志报表。 (6)实现在地面控制中心对井下所有控制分站远程编程。 (7)利用现有保护传感器,增加、更换必要的传感器,实现胶带机 及相关设施的集中控制。 (8)通俗易懂的梯形图编程语言,现场技术人员可在最短的时间内 掌握编程技术。 (9)采用国际流行的组态软件,动态画面美观,修改灵活,数据保 存时间长。历史数据可以长期保存(3~5 年)。 (10)集控室管理人员可通过汉字显示操作屏操作。实现皮带机巷道 沿线语音广播通话。 (11)井下主煤流运输系统主要数据经过授权可以通过 INTERNET 网络,在集团公司和煤矿浏览。 (12)与工业电视相结合,有机的完成可视化管理的先进理念。
煤矿井下皮带地面集中控制系统
设 计 方 案
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一、总则
煤矿井下皮带地面集中控制系统
本方案是针对煤矿井下主煤流运输及工业电视监视系统技术要 求,并充分考虑其先进性、安全性、可靠性及安装、使用和维护的方 便而设计。
(一)设计依据 (1)设计方案根据矿方提出技术要求作出。 (2)系统设备符合矿生产环境条件,并符合《煤矿安全规程》有关 要求。控制系统中相关设备具有国家煤矿质量“MA”标志和煤矿防爆 “EX”标志。
(4)保护和检测装置 ① 堆煤保护 ② 低速打滑保护 ③ 跑偏保护 ④ 烟雾保护 ⑤ 超温洒水保护 ⑥煤位连续测量 ⑦电流和电压
图 KJD15控制装置
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煤矿井下皮带地面集中控制系统
(5)工业电视 本系统主要由工业摄像设备、控制设备、显示设备、传输设备、
光缆等组成。主要包括摄像机、监视器、转换器、光纤和控制器等。 工业摄像设备采用低照度低噪声 KD6002 矿用本安型光纤摄象仪。
选择的计算机和系统软件留有备用容量和接口,可以很方便地进 行扩展(如增加胶带机的保护装置);分布式系统结构具有良好的扩 展性,(如胶带机随生产的发展增多,可方便的增加胶带机监控分站)。 4. 打印功能
能实时或按时间段打印各胶带机和相关设备的运行参数(如运行 时间、电机电流等)和运行状态(如胶带机开停状态、故障类型、故 障发生时间等)。 5. 控制功能
为了满足日常运行、检修、故障处理等需要,具备三种控制模式: 就地、远程和自动。操作人员可采用不同方式控制各条胶带机的启动 和停止。控制方式有三种: 1. 地面集中控制 在这种方式下,操作人员只需在地面控制中心操作键盘或鼠标, 控制井下各条胶带机和给煤机的起、停以及故障解除等。并且通过计 算机语音系统发布开车提示命令。 2. 人工就地控制 当日常检修或故障处理以及特殊需要时,操作人员可分别在各条胶带 机头通过胶带机自动控制装置控制胶带机的起、停。 3. 控制方式变换 可以通过胶带机自动控制装置手/自动切换开关进行转换,使得 二种控制方式互为备用、互相闭锁,提高系统的可靠性和灵活性。 4. 后部闭锁 具有同煤流方向相互闭锁功能,实现逆煤流开,顺煤流停。 5. 启动方式
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